(57)【要約】  【課題】  テラヘルツの周波数範囲において固体物理マイクロ波発生器の発振周波数を増大させる。  【解決手段】  共鳴トンネル半導体量子井戸ダイオードと、マイクロストリップ共振器と、を含むミリ波及びサブミリ波用電磁波を生成する量子井戸共鳴トンネルジェネレータを安定化するマイクロストリップを提供する。ここで、前記共鳴トンネル半導体量子井戸ダイオードＲＴＤと、前記マイクロストリップ共振器ＭＳと、これらを相互接続するライン及び接続部とは、単一集積ライン及び共通基板ＳＵＢＳＴ上に作製されている。  【選択図】      図１
2006101495.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共鳴トンネル半導体量子井戸ダイオードと、
マイクロストリップ共振器と、を含み、
前記共鳴トンネル半導体量子井戸ダイオードと、前記マイクロストリップ共振器と、これらを相互接続するライン及び接続部とが、単一集積ライン及び共通基板上に作製されていることを特徴とする、ミリ波及びサブミリ波用電磁波を生成する量子井戸共鳴トンネルジェネレータを安定化するマイクロストリップ。
【請求項２】
前記共通基板が、前記マイクロストリップ共振器の誘電層として用いられ、一方の面に導体マイクロストリップラインを備え、他方の面に接地シールドを備えることを特徴とする、請求項１に記載のミリ波及びサブミリ波用電磁波を生成する量子井戸共鳴トンネルジェネレータを安定化するマイクロストリップ。
【請求項３】
生成される電磁波の出力を向上させるように生成された電磁波に対して最適の位相関係を提供する構成において、前記導体マイクロストリップラインに接続された一連の共鳴トンネルダイオードが同一の基板上に位置することを特徴とする、請求項２に記載のミリ波及びサブミリ波用電磁波を生成する量子井戸共鳴トンネルジェネレータを安定化するマイクロストリップ。
【請求項４】
導体マイクロストリップラインと接地シールドとが超伝導体材料から作製されていることを特徴とする、請求項２に記載のミリ波及びサブミリ波用電磁波を生成する量子井戸共鳴トンネルジェネレータを安定化するマイクロストリップ。
【請求項５】
マイクロストリップ共振器は、前記共鳴トンネル半導体量子井戸ダイオードに接続された突出部を有するマイクロストリップラインを含むことを特徴とする、請求項１に記載のミリ波及びサブミリ波用電磁波を生成する量子井戸共鳴トンネルジェネレータを安定化するマイクロストリップ。
【請求項６】
マイクロストリップラインの両端にそれぞれ接続され、直列コンデンサとして動作する第１および第２接触パッドを更に含むことを特徴とする請求項５に記載のミリ波及びサブミリ波用電磁波を生成する量子井戸共鳴トンネルジェネレータを安定化するマイクロストリップ。
【請求項７】
末部が先細面であるバイアス電圧接触パッドを更に含み、
前記共鳴トンネル半導体量子井戸ダイオードは、マイクロストリップラインの突出部及びバイアス電圧接触パッドの間に接続されることを特徴とする、請求項６に記載のミリ波及びサブミリ波用電磁波を生成する量子井戸共鳴トンネルジェネレータを安定化するマイクロストリップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波信号源、固体物理周波数電子工学及びマイクロ電子工学に関する。さらに詳しくは、通信、電子工学及びマイクロ電子工学、ラジオビジョン及びイントロスコーピ（ｉｎｔｒｏｓｃｏｐｙ）、粒子分光学及び地球大気観察、大気学、医学及び生物学などの分野に用いられる。
【背景技術】
【０００２】
近年、共鳴トンネル効果を含む量子効果が固体物理及び半導体工学に広く用いられている。トンネル電荷輸送工程は非常に高速であるため、共鳴トンネルが結合された量子井戸ダイオード構造は、テラヘルツ周波数で最もよく動作すると認識されてきていた（特許文献１参照）。
しかし、テラヘルツ範囲のジェネレータに基盤をおいた共鳴トンネルダイオードの動作周波数を拡張するには、相当に複雑な問題点を抱えている。主な問題点としては、周波数が高くなればなるほど、エネルギーの損失が早まるという点、小型共振器システムの作製が難しいという点、外部の共振器システムと能動素子とを接続する回路素子である寄生インダクタンス及び他のパラメーターの役割が増大するという点などがある。
【０００３】
室温で２００、４２０、及び７００ＧＨｚのミリメートル帯域の発振周波数を有する共鳴トンネル量子井戸ダイオード構造に基づくマイクロ波発生器については、次の引用文献に報告されたことがある（非特許文献１参照）。
共鳴トンネルダイオードは、ＧａＡｓ（または、ＩｎＡｓ）からなる量子井戸により分離された２つのＡｌＡｓ障壁からなる。発振を得るのに用いられる共振器は、発振周波数に依存する規格を有する矩形の金属導波管構造を有する。７１２ＧＨｚの最も高い発振周波数は、０．０３０×０．０１５ｃｍ2の大きさを有する矩形の導波管共振器により得られる。ＤＣバイアスは、ウィスカー接触（ｗｈｉｓｋｅｒ  ｃｏｎｔａｃｔ）を有する同軸線により得られるが、前者は、関心帯域下の全ての周波数においてダイオードを安定化する役割を果たし、後者は、カップリング電気回路において電気的損失を低減させる役割を果たす。生成される最大電力は、略０．３μＷである。
【０００４】
発振周波数は、外部の電子回路のパラメーターと同様にダイオード自体の等価パラメーター（コンダクタンス、周波数依存直列抵抗、ダイオードキャパシタンス、及び量子井戸インダクタンス）を含む等価回路のインピーダンスにより決められる。デバイスの高周波特性を改善するために、ダイオードの内部平面規格が２ミクロン以下とされる。高周波特性の早期減少、及び矩形の小型導波管共振器を作製するための技術的困難さは、かかる形態のデバイスの多様な応用への制約となる。
【０００５】
マイクロ波無線物理学に用いられる限定された空洞導波管共振器システムと光学に用いられる開放空洞共振器との中間に位置するマイクロストリップ共振器が高周波電子工学に広く用いられる。
これらの共振器は、安価の作製工程及び共振器規格の幅広い変化を許容する平面材料からなる。マイクロストリップラインが従来の薄膜技術を用いたハイブリッド集積回路に統合できるということは非常に重要である。共振器のＱファクターは、高周波数範囲で多少高くなり、特に平面共振器をより複雑に構成することにより共振器のＱファクターが高くなる。このように高いＱファクターを有する共振器の一例が特許文献２（“Ｈｉｇｈ-Ｑ  ｒｅｓｏｎａｔｏｒ  ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ  ｐｌａｎａｒ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ”ｂｙ  Ｊ．Ｋ．Ｇｅｈｒｋｅ）に開示されている。
【０００６】
Ｑファクターを改善するための他の方法としては、マイクロストリップの材料として高いＴCを有する超伝導体を用いることがある。このように高いＱファクターを有する共振器の一例が特許文献３（“Ｓｔｒｉｐｌｉｎｅ  ｒｅｓｏｎａｔｏｒ  ｕｓｉｎｇ  ｈｉｇｈ−ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ”ｂｙ  Ｒｅｍｉｌｌａｒｄ  ｅｔ  ａｌ）に開示されている。共振器内の誘電体層上にコートした超伝導体の厚さは１ミクロンを超え、数百ミクロンの厚さにてコートすることもある。この結果、電磁場が超伝導体に十分に浸透できるようになる。高周波におけるストリップラインの応用は、誘電体のパラメーター、エネルギー損失の増大、所望しない発振モードの発現などにより制限される。
【０００７】
非特許文献２には、共鳴トンネルダイオードとマイクロストリップラインとの長所を組み合わせたデバイスが、マイクロ共振器として用いられることが記載されている。共鳴トンネル量子井戸構造は、自己構成されるコンピュータシミュレーションに基づいて理論的に設計され、ＧａＡｓからなる半絶縁ウエハ上にＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂｅａｍ  Ｅｐｉｔａｘｙ）工程により成長する。２つの４．５ｎｍのＡｌＡｓ障壁を構成する構造物は、１つの４．０ｎｍのＧａＡｓ量子井戸により分けられ、高濃度にてドープされた接触層から不純物の偏析を防止するためのスペーサ層を含む。
【０００８】
デバイスのキャパシタンス及び直列抵抗の低減により、同平面上の接触システムでは、電流−電圧カーブのＮＤＣ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ）領域において最小限の時間遅延が得られる。高濃度にてドープされたＧａＡｓ及びＣｒ／Ａｕのオーム接触よりなる接触領域は、直径が０．０１ｍｍ〜０．０２５ｍｍのメサ上で真空蒸着により形成される。マイクロストリップ共振器は、終端が短絡した回路を備え、１／４波長がティー結合された（ｔｅｅ−ｃｏｕｐｌｅｄ）マイクロストリップラインで設計される。銅ストリップは、二重平面金属配線を有する１．５ｍｍ厚さの誘電体基板上にパターン化される。銅ストリップは、その幅が２ｍｍであり、その長さが７０ｍｍである。共鳴トンネルダイオードは、最小レベルの誘導性及び抵抗性寄生パラメーターを提供すべく短い金属導体を介して共振器に接続されている。室温においてマイクロ波は、能動素子（０．０１〜０．１ｍＷのマイクロ波電力）の二重障壁共鳴トンネルダイオードを有し、１乃至１０ＧＨｚの周波数範囲で得られる。
【０００９】
より短い波長範囲における、マイクロストリップ共振器の効率性は、能動素子（ＲＴＤ）と共振器のインピーダンス整合を行う波の品質により相当程度決められる。能動素子及びマイクロストリップ共振器とが分離作製された場合は、かかる整合を得にくい。
【特許文献１】ＵＳ４７４５４５２
【特許文献２】ＵＳ５８２５２６６
【特許文献３】ＵＳ６０２１３３７
【非特許文献１】Ｅ．Ｒ．Ｂｒｏｗｎ，Ｔ．Ｃ．Ｌ．Ｇ．Ｓｏｌｌｎｅｒ  ｅｔ  ａｌ，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．６４（３），１５１９−１５２９（１９８８），Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５５（１７），１７７７−１７７９（１９８９），Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５８（２０），２２９１−２２９３（１９９１）
【非特許文献２】Ａ．Ａ．Ｂｅｌｏｕｓｈｋｉｎ，Ａ．Ｓ．Ｉｇｎａｔｙｅｖ，Ａ．Ｌ．Ｋａｒｕｚｓｋｉｉ，Ｖ．Ｎ．Ｍｕｒｚｉｎ，Ａ．Ｖ．Ｐｅｒｅｓｔｏｒｏｎｉｎ，Ａ．Ｍ．Ｔｓｋｈｏｖｒｅｂｏｖ，“Ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ  Ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｗｅｌｌ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ  ｆｏｒ  Ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ  ａｎｄ  Ｓｕｂｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ  Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｒａｎｇｅ”，Ｓｕｐｅｒｌａｔｔｉｃｅｓ  ａｎｄ  Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，Ｖｏｌ．２２．Ｎｏ．１，ｐ．１９−２３（１９９７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、本発明は、前記のような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、テラヘルツの周波数範囲において固体物理マイクロ波発生器の発振周波数を増大させることにある。
単一集積構造のジェネレータは、ＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂｅａｍ  Ｅｐｉｔａｘｙ）及び薄膜エピタキシー（ｔｈｉｎ-ｆｉｌｍ  ｅｐｉｔａｘｙ）方法の応用を許容する。本発明は、電気的損失を最小に低減することができ、ミリ波範囲で最適の電波インピーダンス整合システムが得られる。マイクロストリップ共振器システムにより得られる電波インピーダンスの最適整合を可能にする高速の共鳴トンネルダイオードは、提案された機器のミリ波及びサブミリ波範囲での応用を可能にする。
【００１１】
共鳴トンネルナノ構造における高速の電荷輸送工程にもかかわらず、ジェネレータに基盤をおく共鳴トンネルダイオードからテラヘルツの周波数を得ることは困難である。なぜならば、この波長範囲で高いＱを有する三次元的に限定された空洞共振器を作製するに際する問題点のみならず、外部の共振器及び共鳴トンネルダイオードを相互接続するに際する適切な回路条件の提供に問題点があるためである。特に、マイクロ波範囲で非常に効率よい電波ガイドシステムは、金属素子におけるエネルギー損失の増大により、ミリ波及びサブミリ波で動作を中断する。出力電力の相当な低減といったこのような結果は、より短い波長で同システムを用いて実現される。
【００１２】
半開（ｓｅｍｉ−ｏｐｅｎ）空洞システムであり、かつ三次元に制限された空洞共振器の間の中間地点を占めるマイクロストリップ共振器と光学に用いられる開放共振器は、より短い波長で用いられるという長所を持っている。しかし、より短い波長でのマイクロストリップ共振器の利用効率性は、活性素子及び共振器の電波インピーダンス整合の品質により相当程度決められる。活性素子及び共振器とが分離作製されたとき、かかる要求を行うことは多少困難である。マイクロストリップ共振器は、三次元に制限された空洞共振器に比べてより低いＱファクターを有するため、マイクロストリップライン及び誘電層に高い電気的パラメーターを提供することは非常に重要である。
【００１３】
ジェネレータでテラヘルツ範囲の周波数を拡張するに際し、緊急を要する問題は、共鳴トンネルダイオードと外部の共振器とを接続することである。多少自然な本発明の解決策としては、１つのデバイスにおいて能動素子と共振器とを結合することがある。
従って、解決すべき重要な問題点は、高速量子半導体へテロ構造を用いて能動素子と共振器との間での最適電波インピーダンス整合を提供し、寄生インピーダンスを最小化し、ミリ波及びサブミリ波範囲で電気回路のパラメーターを最適化するジェネレータを設計することである。マイクロストリップ共振器を含むジェネレータの構成要素を作製するに際し、高い精度を実現することも求められる。また、出力電力を増大させ、作製コストを低減させるために多数のジェネレータユニットを含む機器を作製することも求められる。さらに、平面素子である本発明のジェネレータを半導体集積回路に集積する方法の提供も求められている。
【００１４】
従って、本発明の目的は、テラヘルツの周波数範囲に対し、固体状態マイクロ波発生器の発振周波数を増大させることである。別の目的は、ジェネレータの単一集積構造が提案され、ＭＢＥ及び薄膜エピタキシーを適用し得る共通基板上においてジェネレータの全体素子を作成することである。さらに別の目的は、短波長で能動素子（ＲＴＤ）及び共振器システムの電波インピーダンス整合の最適化を図ることである。さらに別の目的は、出力パワーの増大を図ることである。さらに別の目的は、全般的な規格、重さの低減、作製コストの低減を図ることである。さらに別の目的は、平面素子である提案されたジェネレータの半導体集積回路への集積を図ることである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記目的を達成するために、本発明１は、共鳴トンネル半導体量子井戸ダイオードと、マイクロストリップ共振器と、を含むミリ波及びサブミリ波用電磁波を生成する量子井戸共鳴トンネルジェネレータを安定化するマイクロストリップを提供する。ここで、前記共鳴トンネル半導体量子井戸ダイオードと、前記マイクロストリップ共振器と、これらを相互接続するライン及び接続部とは、単一集積ライン及び共通基板上に作製されている。
【００１６】
本発明において提案した機器の単一集積構造は、寄生インダクタンスのみならず、共鳴トンネルダイオード及び共振器に接続された電子回路の他の寄生パラメーターの低減により、テラヘルツ領域に対し動作周波数の範囲が拡張するという長所を有する。また、ＲＴＤメサ構造を含む単一集積システムとしての機器を作製するに際し、高精度のフォトリソグラフィ技術が用いられ、マイクロストリップ共振器素子が、非集積デバイスの作製方法の場合とは対照的に短いミリ波及びサブミリ波範囲において重要なジェネレータ素子に対して必要なレベルの精度を提供するという長所を有する。更には、共通誘電体基板上に共通マイクロストリップライン内に含まれる複数のＲＴＤを備える単一集積マルチ素子高周波ジェネレータが設計可能であるという長所を有する。更にまた、提案された機器は、マルチ素子平面集積回路と両立でき、高周波集積回路に併合できるという長所を有する。
【００１７】
発明２は、前記発明１において、前記共通基板が、前記マイクロストリップ共振器の誘電層として用いられ、一方の面に導体マイクロストリップラインを備え、他方の面に接地シールドを備えるミリ波及びサブミリ波用電磁波を生成する量子井戸共鳴トンネルジェネレータを安定化するマイクロストリップを提供する。
発明３は、前記発明２において、生成される電磁波の出力を向上させるように生成された電磁波に対して最適の位相関係を提供する構成において、前記導体マイクロストリップラインに接続された一連の共鳴トンネルダイオードが同一の基板上に位置するミリ波及びサブミリ波用電磁波を生成する量子井戸共鳴トンネルジェネレータを安定化するマイクロストリップを提供する。
【００１８】
発明４は、前記発明２において、導体マイクロストリップラインと接地シールドとが超伝導体材料から作製されている、ミリ波及びサブミリ波用電磁波を生成する量子井戸共鳴トンネルジェネレータを安定化するマイクロストリップを提供する。この構成により、生成臨界値を低減させ、出力電力を増大させることができる。
発明５は、前記発明１において、マイクロストリップ共振器は、前記共鳴トンネル半導体量子井戸ダイオードに接続された突出部を有するマイクロストリップラインを含むミリ波及びサブミリ波用電磁波を生成する量子井戸共鳴トンネルジェネレータを安定化するマイクロストリップを提供する。
【００１９】
発明６は、前記発明５において、マイクロストリップラインの両端にそれぞれ接続され、直列コンデンサとして動作する第１および第２接触パッドを更に含む、ミリ波及びサブミリ波用電磁波を生成する量子井戸共鳴トンネルジェネレータを安定化するマイクロストリップを提供する。
発明７は、前記発明６において、末部が先細面であるバイアス電圧接触パッドを更に含み、前記共鳴トンネル半導体量子井戸ダイオードは、マイクロストリップラインの突出部及びバイアス電圧接触パッドの間に接続される、ミリ波及びサブミリ波用電磁波を生成する量子井戸共鳴トンネルジェネレータを安定化するマイクロストリップを提供する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明において提案した機器の単一集積構造は、寄生インダクタンスのみならず、共鳴トンネルダイオード及び共振器に接続された電子回路の他の寄生パラメーターの低減により、テラヘルツ領域に対し動作周波数の範囲が拡張するという長所を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
単一集積構造に設計されたマイクロストリップ共振器は、マイクロストリップラインの誘電層とも使われる半絶縁基板であるＧａＡｓ上で成長する量子井戸と障壁を有する共鳴トンネルダイオード構造を含む。前記共鳴トンネル構造及び前記マイクロストリップラインは、構造物層のＭＢＥ成長、共鳴トンネルダイオードのフォトリソグラフィの形成、マイクロストリップ共振器、相互接続ライン及び接触接合部を含む共通技術工程を通じて作製される。当該デバイスの多様な変形は、３００ＧＨｚ（波長１ｎｍ）の周波数範囲で動作するようになっている。
【００２２】
図１は、ミリ波範囲用量子井戸共鳴トンネルジェネレータを安定化するマイクロストリップを示す図である。同図に示すように、ＲＴＤは共鳴トンネルダイオード、ＭＳは共振器のマイクロストリップライン、ＳＵＢＳＴはマイクロストリップ共振器の誘電体スラブであると共に共鳴トンネルダイオードへテロ構造の基板、ＬとＤはマイクロストリップの長さと幅、ｌ1はマイクロストリップ共振器の終端とマイクロストリップダイオードの突出部との間の間隔、ｌ2はマイクロストリップ共振器の終端とマイクロストリップ出力ラインとの間の間隔、Ｗは終端キャパシタ及び接触パッドの大きさ規格、ｄはマイクロストリップ共振器の絶縁体スラブの厚さをそれぞれ示す。
【００２３】
マイクロストリップ共振器の構造は、誘電層の対向面の上部に蒸着され、導電性マイクロストリップラインとしての役割を果たす１つの部分と、誘電層の対向面の上部に蒸着され、接地シールドとしての役割を果たす部分とを含む。
図２ａは、共鳴トンネルダイオードを備えたミリ波のジェネレータを安定化するマイクロストリップの側面図であり、図２ｂは、共鳴トンネルダイオードを備えたミリ波のジェネレータを安定化するマイクロストリップの平面図である。
【００２４】
図２ａ及び図２ｂにおいて、参照符号１は同平面上のオフセット接触パッドを備えた共鳴トンネルダイオードの活性素子領域、参照符号２は共振器のマイクロストリップ、参照符号３は基底接地金属層、参照符号４はマイクロストリップ共振器の絶縁体スラブ、参照符号５は終端キャパシタ及び接触パッド、参照符号６はマイクロストリップ出力ライン、参照符号７はダイオードバイアスのためのマイクロストリップ突出部、参照符号８はダイオードバイアスのための接触パッドをそれぞれ示す。
【００２５】
図２ａ及び図２ｂに示すように、半波長形態のマイクロストリップラインが、マイクロ波用直列キャパシタとして動作する広い正方形パッド５が両端に配置された狭い導体ストリップにパターン化されている。これらのうち１つは、共鳴トンネルダイオードのｄｃバイアス電圧接触パッドとして用いられる。共振器ストリップ上の突出部７の先細面と第２のバイアス電圧接触パッド８の先細面との間で共鳴トンネルダイオードが接触される。先細面は、バイアスラインの寄生インダクタンスを低減させる。第２のバイアス接触パッドは、バイアス回路においてフィルタキャパシタとも動作する。マイクロストリップ上の先細りの突出部７は、共鳴トンネルダイオードにより部分的に装荷された共振器に対応する正方形バイアス接触パッド５の近傍に位置し、共振器に最適のＱファクターを提供する。
【００２６】
生成されたマイクロ波は、マイクロストリップ２の対向端の近傍に位置するマイクロストリップ出力ライン６を介して出力される。マイクロストリップ２の幅は、マイクロストリップ２の長さより遥かに小さい。マイクロストリップ２の長さＬは、(／２(である。ここで、λはマイクロ波の波長、(はマイクロストリップ共振器における絶縁層の高周波数誘電率である。３００ＧＨｚの発振周波数でマイクロストリップの長さＬは、(＝１１であるとき、１５０μｍである。半波長形態のマイクロストリップ共振器の規格パラメーターは、基本周波数の発振を安定化し、次の条件を満たす。
【００２７】
Ｄ＜＜Ｌ、ｄ＜Ｄ、Ｄ＜＜Ｗ、ｌ1＜Ｌ／２、Ｌ／２＜ｌ2＜Ｌ
図３は、マイクロストリップ共振器との接続を提供する同平面上の接触システムを備える共鳴トンネルダイオード活性素子の断面図である。
図３において、参照符号１０は共鳴トンネルダイオードへテロ構造、参照符号２０は共鳴トンネルダイオードへテロ構造基板のマイクロストリップ共振器絶縁体スラブ、参照符号３０は基底接地金属層、参照符号４０はダイオードの頂部接触部、参照符号５０はダイオードの基底同平面オフセット接触部、参照符号６０はダイオードバイアスのための接触パッド、参照符号７０はダイオードバイアスのためのマイクロストリップライン突出部、参照符号８０はダイオードへテロ構造の内部オーム接触部、参照符号９０はダイオードへテロ構造の高濃度にてドープされた接触層、参照符号１００は絶縁ダイオードへテロ構造カバレッジをそれぞれ示す。
【００２８】
図３に示す共鳴トンネルダイオードは、半絶縁ＧａＡｓ基板上で分子エピタキシー及びフォトリソグラフィ技術により作製される。共鳴トンネルダイオードは、活性量子ゾーン内に高濃度にてドープされた接触層からの不純物の拡散を防止するためのスペーサ層と、電流−電圧カーブのＮＤＣ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ）領域において最小限の時間遅延を提供する同平面上のオフセット接触システムと、高濃度にてドープされたＧａＡｓ及び直径が５μｍより小さいメサ上において真空で蒸発されたＣｒ／Ａｕオーム接触部と、を有する接触領域を含む。
【００２９】
本実施形態において、活性領域の大きさ規格は数ミクロン程度である。共振器システムを接続する短い長さを有するラインと制御可能な共振器トポロジーとの結合に起因する、このような低い値は、誘導性パラメーター及び寄生パラメーターの最小レベルを提供し、機器の動作周波数を増大させる。
以上、本発明の好適な実施形態について図示し説明したが、本発明は、上述した特定の実施形態に限定されるものでなく、特許請求の範囲で請求する本発明の要旨を逸脱することなく当該発明に属する技術分野における通常の知識を有する者であれば誰でも種々の変形実施が可能であることはもとより、そのような変更が特許請求の範囲記載の範囲にあることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】ミリ波範囲用量子井戸共鳴トンネルジェネレータを安定化するマイクロストリップ
【図２ａ】共鳴トンネルダイオードを備えたミリ波のジェネレータを安定化するマイクロストリップの側面図
【図２ｂ】共鳴トンネルダイオードを備えたミリ波のジェネレータを安定化するマイクロストリップの平面図
【図３】マイクロストリップ共振器との接触を提供する同平面上の接触システムを備える共鳴トンネルダイオード活性素子の断面図
【符号の説明】
【００３１】
１  共鳴トンネルダイオードの活性領域
２  共振器のマイクロストリップ
３  基底接地金属層
４  絶縁体スラブ
５  終端キャパシタ及び接触パッド
６  マイクロストリップ出力ライン
７  マイクロストリップ突出部
８  接触パッド
【図１】
2006101495.tif 000003
【図２ａ】
2006101495.tif 000004
【図２ｂ】
2006101495.tif 000005
【図３】
2006101495.tif 000006